CN107264460A - 一种车内滞留预警调节系统及方法 - Google Patents

一种车内滞留预警调节系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车内滞留预警调节系统及方法，其系统包括检测部分、控制处理部分和执行部分，其特征在于，所述检测部分安装在车顶灯处，包括温度传感器、二氧化碳传感器、雷达波传感器及声音传感器；雷达波传感器的探口垂直对地，且探测角度调整成雷达波检测范围在覆盖座位的同时不射出车窗外；声音传感器内置对声音敏感的电容式驻极体话筒；所述控制处理部分包括单片机、信号过滤放大模块和调节按键，单片机通过信号过滤放大模块与检测部分的传感器逐一连接，对检测部分的传感器所检测的信号及调节按键所输入的信号进行处理后，对执行部分进行分级控制。具有结构简单、能有效保存车内滞留生物、智能调控车内环境舒适性的特点。

Description

一种车内滞留预警调节系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车安全调控技术，具体为车内滞留预警调节系统及方法。
背景技术
目前，与汽车防滞留、空气调节相关的产品可划分为三种类型：第一种是以压力传感器为主的安全座椅坐垫，此类型的代表作品是Intel公司推出的Nabi Clip汽车座位夹，该座位夹内置了蓝牙传感器、温度传感器以及运动传感器，当Nabi Clip检测到车内有人离开座位而儿童的安全带尚未解开时，将会发出警告，直至有人回到车中解开儿童安全带为止。
第二种是以气体传感器、光敏传感器等为主的汽车检测系统或装置，此类作品检测部分的配套传感器多种多样，以至于出现了很多版本的检测系统。但是，配套传感器的选择主要局限于温度传感器、甲醛检测传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧传感器、声音传感器、超声波传感器、人体热释红外传感器、光电式传感器等，还可以外加摄像头采集图像信号。这类选择不同传感器或传感器组合来实现检测的系统或装置，其取得的技术效果也相似，主要为升降车窗、打开车门、启动原车闪光灯、启动原车喇叭、短信提醒、启动原车通风系统等。此类汽车检测系统或装置由于简单方便，所以专利申请的数量十分多。
第三种是前两种的结合，既有安全座椅坐垫，又有气体、光敏等传感器；这类技术检测相对更全面，但造价成本高，安装极为复杂。
以上述三类产品为代表的汽车防滞留、空气调节相关技术主要研究方向在于检测系统和执行系统，在系统的工作时长、执行系统的优化选择、功能的扩展方面比较薄弱。
发明内容
为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单、能有效保存车内滞留生物、智能调控车内环境舒适性的车内滞留预警调节系统。
本发明还提供一种车内滞留预警调节方法。
本发明车内滞留预警调节系统，包括检测部分、控制处理部分和执行部分，所述检测部分安装在车顶灯处，包括温度传感器、二氧化碳传感器、雷达波传感器及声音传感器；雷达波传感器的探口垂直对地，且探测角度调整成雷达波检测范围在覆盖座位的同时不射出车窗外；声音传感器内置对声音敏感的电容式驻极体话筒；所述控制处理部分包括单片机、信号过滤放大模块和调节按键，单片机通过信号过滤放大模块与检测部分的传感器逐一连接，对检测部分的传感器所检测的信号及调节按键所输入的信号进行处理后，对执行部分进行分级控制。
本发明车内滞留预警调节方法基于上述车内滞留预警调节系统，所述车内滞留预警调节系统还包括供电部分，供电部分包括依次连接的太阳能板、稳压模块、蓄电池，蓄电池通过欠压保护模块分别与控制处理部分、检测部分及执行部分连接，所述执行部分包括原车空调系统、原车闪光灯、原车雨刮、原车喇叭和GPRS/GPS求救模块，所述车内滞留预警调节方法包括以下步骤：
S1、太阳能板发生光伏反应为蓄电池充电；欠压保护模块检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于汽车启动电压时自动切断供电回路，防止蓄电池过度放电造成车辆无法正常启动；蓄电池给检测部分、控制处理部分和执行部分供电；
S2、当发动机熄火，车门上锁后，单片机发送指令，启动检测部分检测车内情况，检测部分的传感器将检测到的信息通过信号过滤放大模块处理后发送给单片机，单片机对检测信息处理后进行分级处理，对执行部分进行分级控制：
第一级别：检测部分启动初期，雷达波传感器或声音传感器检测到有生物移动或发出声响时，单片机将发送信号给GPRS/GPS求救模块，GPRS/GPS求救模块发送短信给预先设定好的用户；
第二级别：当二氧化碳传感器检测到车内二氧化碳浓度达到预设值时，单片机发送信号给原车空调系统，原车鼓风机和原车内外循环电机启动，汽车通过不断补充新鲜空气以降低车内二氧化碳浓度；当温度传感器检测到车内温度高于高温预设值时，原车空调系统开始制冷，若温度传感器检测到车内温度低于低温预设值时，则原车空调系统开始供暖；
第三级别：当车内二氧化碳浓度达到2300PPM，或车内温度高于35℃或低于7℃时，单片机发送工作信号给执行部分，原车闪光灯、原车雨刮和原车喇叭启动，向周围环境求救；
第四级别：当车内二氧化碳浓度达到4000PPM，或车内温度高于42℃或低于4℃时，单片机向GPRS/GPS求救模块发出工作信号，GPRS/GPS求救模块将预先设定好的车辆信息及GPS坐标编辑成短信进行报警。
从以上技术方案可知，本发明以增加设备的形式，对停驻汽车进行车内生物检测预警及车内舒适度调节，所增加的设备主要包括单片机和检测部分；与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、检测部分通过声音传感器和雷达波传感器判断是否有婴幼儿、宠物等生物滞留于车内，并能在第一时间内向外对预先设定好的一个以上的接收方发送求救信号，提高了滞留生物被发现的成功率，争取宝贵的营救时间。
2、在为滞留生物发送求救信号的同时，单片机还可对汽车的室内环境，如温度和二氧化碳浓度进行分级调控，从而使车内生物在等待救援的过程中，车内温度不会过高或过低，二氧化碳的浓度也不会危及到其呼吸。
3、单片机根据检测部分的检测信号，对汽车执行部分的控制也是分级进行的。当车内环境恶劣到影响滞留生物的生命安全时，单片机将控制原车闪光灯、雨刮和防盗喇叭启动，使车辆向周围环境求救，甚至通过GPRS/GPS求救模块发送报警信号，为滞留于车内的生物寻找营救机会。
4、系统通过太阳能板对蓄电池进行充电，提供充足电源。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为本发明对车内有生物滞留时的分级调控流程图；
图3为本发明对车内二氧化碳的浓度检测与分级控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明车内滞留预警调节系统主要分为4个部分：检测部分、控制处理部分、执行部分及供电部分，控制处理部分分别与检测部分和执行部分连接，供电部分给检测部分、控制处理部分及执行部分供电。其中：
检测部分包括温度传感器、二氧化碳传感器、雷达波传感器、声音传感器，温度传感器、二氧化碳传感器、雷达波传感器和声音传感器等多个传感器通过模板组合在一起安装在车内后座中间顶灯附近，采用粘贴的方法将其固定，与顶灯电路连接，通过顶灯电路实现供电。多个传感器通过电烙铁锡焊在一块玻纤环氧板上，在玻纤环氧板的背面通过电线将多个传感器的电源接口和信号输出接口汇总，电源接口通过总接口伸出电线与顶灯电路连接，信号输出接口通过线路从车门密封条内延伸到仪表台的控制处理部分并与之连接。
为了准确、有效地检测车内生物的移动或发声，对雷达波传感器加装电阻，将检测距离控制在车辆乘坐空间内(如4米以内)，并加装电容，将重复触发时间延长至4S，当检测到有物体移动时雷达波传感器输出高电平，若在重复触发时间内有触发信号，则持续输出高电平；若无触发信号，则输出低电平。雷达波传感器一般预留了专门位置以添加电阻和电容，例如RCWL-0516雷达波传感器，在R-GN位置接上电阻可缩减探测距离，在C-TM位置增加电容可增加触发时间。由于雷达波具有穿透玻璃的特性，将雷达波传感器安装在车顶灯附近时，雷达波探口垂直对地，并对探测角度进行调整，使得雷达波检测范围在覆盖座位的同时不射出窗外。雷达波传感器发射口放射出间歇型的微波，再接收返回的微波，根据多次发射和接收时间差的对比来判断物体有无移动。此外，声音传感器本身具有一个电位器作为调节开关，可通过自身的电位器结合车辆对外界的隔音功能进行调节，以满足不同车型的需要；声音传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。一般需要对声音传感器进行调试：将汽车放置在一个声音85分贝以上的环境中，关上车门窗后通过调节开关将声音传感器的灵敏度调节至临界启动的状态，并通过在车内说话、叫喊等方式进行测试，若无反应则稍微调高灵敏度，然后将汽车放置在一个相对安静的环境中，并进行声音测试。声音传感器加入了消噪电阻，抑制底噪的产生，采用大容量钽电容对电源进行滤波，以稳定工作电源，减少干扰。
控制处理部分包括单片机、信号过滤放大模块、液晶显示屏和调节按键，控制处理部分安装在车内电子仪表台中间，采用吸盘固定形式。单片机通过信号过滤放大模块与检测部分的多个传感器逐一连接，对多个传感器所检测的信号及调节按键所输入的信号进行处理后，将控制信号输出至执行部分，显示信号输出至液晶显示屏。
执行部分包括原车空调系统、原车闪光灯、原车雨刮、原车喇叭、GPRS/GPS求救模块和摄像头，GPRS/GPS模块与控制处理部分的单片机安装在一起，摄像头与检测部分连接。执行部分的每个组件都有相对应的继电器模块，单片机根据处理结果向相应组件的继电器模块发出控制信号，继电器模块的开关闭合，驱动相对应的组件工作。
供电部分包括依次连接的软体多晶硅太阳能板、稳压模块、原车蓄电池、欠压保护模块，原车蓄电池通过欠压保护模块分别与控制处理部分、检测部分及执行部分连接，欠压保护模块与控制处理部分、检测部分及执行部分的摄像头、GPRS/GPS模块之间还设有DC/DC稳压转换器，DC/DC稳压转换器主要用于将蓄电池输出的12V电压稳压转换后对外输出5V电压，以满足检测部分和控制处理部分中各模块元件，以及摄像头和GPRS/GPS模块的正常工作需要。
本发明太阳能车内滞留预警调节系统的功能及工作原理如下：
在阳光下，太阳能板发生光伏反应，为原车蓄电池充电，并设有过度充电保护模块以检测原车蓄电池的电压，蓄电池电压达到设定值后自动断开充电回路，防止过度充电对蓄电池造成损害；欠压保护模块检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于汽车启动电压(如11.5V时)自动切断供电回路，防止蓄电池过度放电造成车辆无法正常启动；稳压模块把蓄电池电压转换为5V电压后给装置供电，装置启动并开始工作。
当系统检测到发动机熄火，车门上锁后，单片机发送指令，启动检测部分检测车内情况，检测部分的传感器将检测到的信息通过放大和过滤处理后发送给单片机，单片机对检测信息处理后进行分级处理，如图2、3所示，分级处理方法如下：
1)第一级别：检测部分启动初期，雷达波或声音传感器检测到有生物移动或发出声响。此时，单片机将发送信号给GPRS/GPS求救模块，GPRS/GPS求救模块发送短信给预先设定好的用户，用户有两名分别为用户1和用户2，每次信息发送间隔为3分钟，信息优先发送给用户1，当GPRS/GPS求救模块连续5次发送信息给用户1后仍检测到车内有生物，GPRS/GPS求救模块则开始同时给用户1和用户2发送信息。
2)第二级别：随着生物在车内滞留时间的增长，车内二氧化碳浓度也会随之增加，当二氧化碳传感器检测到车内二氧化碳浓度达到预设值(如800PPM，该预设值可更改)时，单片机发送信号给原车空调系统，原车鼓风机和原车内外循环电机启动，汽车通过不断补充新鲜空气以降低车内二氧化碳浓度。当温度传感器检测到车内温度高于30℃，原车空调系统将会开始制冷，以达到降温效果，若温度传感器检测到车内温度低于10℃，则原车空调系统开始供暖，以达到保温效果。
3)第三级别：当车内二氧化碳浓度达到临界值(2300PPM，该临界值不可更改)或车内温度高于35℃或低于7℃时，单片机发送工作信号给执行部分，原车闪光灯、原车雨刮和原车防盗喇叭启动，向周围环境求救。
4)第四级别：当车内二氧化碳浓度达到危险值(4000PPM，该危险值不可更改)时或车内温度高于42℃或低于4℃时，单片机向GPRS/GPS求救模块发出工作信号，GPRS/GPS求救模块将预先设定好的车辆信息(车牌号、车型、颜色)及GPS坐标编辑成短信发送给12110，进行短信报警。
上述系统的四个级别响应不是单独存在的，而是可同时进行的，高级别工况与低级别工况同步进行，如当单片机判断当前级别为二级时，GPRS/GPS求救模块和原车空调系统同时工作。求救模块采用国际求救信号，原车闪光灯和原车喇叭启动的频率采用国际通用求救信号SOS的光线求救和声音求救方式，即三短三长三短，频率为1分钟6次信号，休息一分钟后，再做1分钟6次信号，而且原车闪光灯和原车喇叭交替进行工作，以增加求救成功的概率。另外，各级别中有些参数是可设定的，第二级别的二氧化碳浓度可在500～1500PPM范围内进行设定，但第三级别和第四级别的二氧化碳浓度设定值不可更改；同样第二级别的最高温度值(即高温预设值)可在23～31℃内进行设置，最低温度(即低温预设值)可在9～16℃内进行设置。
需要说明的是，系统有延时关闭的功能：当原车空调启动后，车内二氧化碳浓度、制冷温度下降到低于设定值或供暖后温度上升到设定值后，原车空调并不会即时关闭，而是延时工作5～7分钟才关闭，从而避免了频繁开关设备导致设备寿命的缩短，同时适当时候关闭系统可以在满足基本需求的情况下最大程度地延长电池的供电时间。
本发明还具有以下扩展功能:
(1)远程监控功能：通过手机APP与系统序列号进行配对，以云监控技术为平台，达到手机APP远程监控系统的功能，用户可通过手机控制车内摄像头，即时获取车内信息，查看车内环境。
(2)车内温度舒适调节功能：当汽车长时间停驻在户外时，其车内温度会随外界温度变化而变化，本系统在检测到车内无生物但车内温度过高的情况下也会进行工作，但工作形式与车内有生物的情况有所不同，具体内容如下：
当温度传感器检测到车内温度高于45℃时，单片机控制原车空调系统启动鼓风机和内外循环电机，汽车进入外循环状态。空气的流动带走了部分热量，抑制了车内温度的持续升高，当空气温度高于50℃时，原车空调制冷系统启动，进行制冷降温。此时的空调系统是间歇性工作的，即当空调系统工作7分钟后会暂停工作，15～20分钟后继续检测当前车内温度，如过高则再次启动原车空调系统，若高于45℃则继续进行检测，直到温度低于45℃。值得注意的是，此时欠压保护模块处于工作状态，若蓄电池电压低于11.5V，空调系统停止工作，直到太阳能板给蓄电池充电到电压恢复至12V。这样避免了蓄电池电压不足，无法启动车辆情况的发生。
若车主需要，可通过手机远程遥控提前启动原车空调制冷，提高汽车舒适性。
(3)防盗功能，通过声音传感器和雷达波传感器检测车内有无生物存在，当检测部分在车辆上锁一段时间(如5分钟)后检测到车内有生物存在时，则启动原车防盗喇叭向周围提醒，同时系统启动摄像头进行拍摄，并将照片上传至云端供用户查看，GPRS/GPS模块发送信息给用户进行预警。基于本系统与原车防盗系统是分离的，这样可以使得解码仪之类的仪器使得原车锁失效后系统依然保留防盗功能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车内滞留预警调节系统，包括检测部分、控制处理部分和执行部分，其特征在于，所述检测部分安装在车顶灯处，包括温度传感器、二氧化碳传感器、雷达波传感器及声音传感器；雷达波传感器的探口垂直对地，且探测角度调整成雷达波检测范围在覆盖座位的同时不射出车窗外；声音传感器内置对声音敏感的电容式驻极体话筒；所述控制处理部分包括单片机、信号过滤放大模块和调节按键，单片机通过信号过滤放大模块与检测部分的传感器逐一连接，对检测部分的传感器所检测的信号及调节按键所输入的信号进行处理后，对执行部分进行分级控制。
2.根据权利要求1所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述车内滞留预警调节系统还包括供电部分，供电部分包括依次连接的太阳能板、稳压模块、蓄电池、欠压保护模块，蓄电池通过欠压保护模块分别与控制处理部分、检测部分及执行部分连接。
3.根据权利要求1所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述雷达波传感器设有用于将雷达波检测距离控制在车辆乘坐空间内的电阻，并设有用于延长重复触发时间的电容。
4.根据权利要求1所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述控制处理部分设置在仪表台，所述检测部分的传感器通过电烙铁锡焊在一块玻纤环氧板上，在玻纤环氧板的背面通过电线将传感器的电源接口和信号输出接口汇总，电源接口通过总接口伸出电线与车顶灯的电路连接，信号输出接口通过线路从车门密封条内延伸到仪表台的控制处理部分并与之连接。
5.根据权利要求1所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述执行部分包括原车空调系统、原车闪光灯、原车雨刮、原车喇叭和GPRS/GPS求救模块；所述单片机通过继电器模块与执行部分连接。
6.根据权利要求5所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述分级控制为：
第一级别：检测部分启动初期，雷达波传感器或声音传感器检测到有生物移动或发出声响时，单片机将发送信号给GPRS/GPS求救模块，GPRS/GPS求救模块发送短信给预先设定好的用户；
第二级别：当二氧化碳传感器检测到车内二氧化碳浓度达到预设值时，单片机发送信号给原车空调系统，原车鼓风机和原车内外循环电机启动，汽车通过不断补充新鲜空气以降低车内二氧化碳浓度；当温度传感器检测到车内温度高于高温预设值时，原车空调系统开始制冷，若温度传感器检测到车内温度低于低温预设值时，则原车空调系统开始供暖；
第三级别：当车内二氧化碳浓度达到2300PPM，或车内温度高于35℃或低于7℃时，单片机发送工作信号给执行部分，原车闪光灯、原车雨刮和原车喇叭启动，向周围环境求救；
第四级别：当车内二氧化碳浓度达到4000PPM，或车内温度高于42℃或低于4℃时，单片机向GPRS/GPS求救模块发出工作信号，GPRS/GPS求救模块将预先设定好的车辆信息及GPS坐标编辑成短信进行报警。
7.根据权利要求6所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，第二级别中，二氧化碳浓度的预设值在500～1500PPM范围内，高温预设值在23～31℃内，低温预设值在9～16℃内。
8.根据权利要求1所述的车内滞留预警调节系统，其特征在于，所述车内滞留预警调节系统还包括摄像头、移动终端，所述摄像头连接在单片机与移动终端之间。
9.基于权利要求2所述车内滞留预警调节系统的车内滞留预警调节方法，其特征在于，所述执行部分包括原车空调系统、原车闪光灯、原车雨刮、原车喇叭和GPRS/GPS求救模块，所述车内滞留预警调节方法包括以下步骤：
S1、太阳能板发生光伏反应为蓄电池充电；欠压保护模块检测蓄电池电压，当蓄电池电压低于汽车启动电压时自动切断供电回路，防止蓄电池过度放电造成车辆无法正常启动；蓄电池给检测部分、控制处理部分和执行部分供电；
S2、当发动机熄火，车门上锁后，单片机发送指令，启动检测部分检测车内情况，检测部分的传感器将检测到的信息通过信号过滤放大模块处理后发送给单片机，单片机对检测信息处理后进行分级处理，对执行部分进行分级控制：
第一级别：检测部分启动初期，雷达波传感器或声音传感器检测到有生物移动或发出声响时，单片机将发送信号给GPRS/GPS求救模块，GPRS/GPS求救模块发送短信给预先设定好的用户；
第二级别：当二氧化碳传感器检测到车内二氧化碳浓度达到预设值时，单片机发送信号给原车空调系统，原车鼓风机和原车内外循环电机启动，汽车通过不断补充新鲜空气以降低车内二氧化碳浓度；当温度传感器检测到车内温度高于高温预设值时，原车空调系统开始制冷，若温度传感器检测到车内温度低于低温预设值时，则原车空调系统开始供暖；
第三级别：当车内二氧化碳浓度达到2300PPM，或车内温度高于35℃或低于7℃时，单片机发送工作信号给执行部分，原车闪光灯、原车雨刮和原车喇叭启动，向周围环境求救；
第四级别：当车内二氧化碳浓度达到4000PPM，或车内温度高于42℃或低于4℃时，单片机向GPRS/GPS求救模块发出工作信号，GPRS/GPS求救模块将预先设定好的车辆信息及GPS坐标编辑成短信进行报警。
10.根据权利要求9所述的车内滞留预警调节方法，其特征在于，所述车内滞留预警调节方法还包括步骤：
S3、当汽车停驻在户外时，若温度传感器检测到车内温度高于45℃，单片机控制原车空调系统启动鼓风机和内外循环电机，汽车进入外循环状态；当车内温度高于50℃时，原车空调系统进行间歇性工作，制冷降温；
S4、当声音传感器和雷达波传感器在车辆上锁一段时间后检测到车内有生物存在时，则启动原车防盗喇叭向周围提醒，GPRS/GPS模块发送信息给预先设定好的用户进行预警。
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